譯者 | 李睿

審校 | 孫淑娟

.NET 7中的BitArray類是一個健壯的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲和操作數(shù)據(jù)位。BitArray中的每個元素只能保存一個表示為false或true的位(0或1)，其中false表示位為off (0)， true表示位為on(1)。BitArray可以存儲標(biāo)志或有效地對數(shù)據(jù)執(zhí)行按位操作。

本文將討論在C#中使用BitArray以及相關(guān)的代碼示例。要使用本文提供的代碼示例，應(yīng)該在系統(tǒng)中安裝Visual Studio 2022。

在Visual Studio中創(chuàng)建一個控制臺應(yīng)用程序項目

首先，在Visual Studio中創(chuàng)建一個.NET Core控制臺應(yīng)用程序項目。假設(shè)系統(tǒng)中已經(jīng)安裝了Visual Studio 2022，按照下面列出的步驟在Visual Studio中創(chuàng)建一個新的.NET Core控制臺應(yīng)用程序項目。

（1）啟動Visual Studio IDE。

（2）點擊“創(chuàng)建新項目”。

（3）在“創(chuàng)建新項目”窗口中，從顯示的模板列表中選擇“控制臺應(yīng)用程序（.NET Core）”。

（4）單擊“下一步”。

（5）在接下來顯示的“配置新項目”窗口中，指定新項目的名稱和位置。

（6）單擊“下一步”。

（7）在接下來顯示的“附加信息”窗口中，選擇“.NET Core預(yù)覽版)”作為想使用的框架版本。

（8）單擊“創(chuàng)建”。

在本文中，將使用.NET7控制臺應(yīng)用程序項目與BitArray一起工作。

什么是BitArray?

BitArray是系統(tǒng)中包含的類型。集合名稱空間表示位值的緊湊數(shù)組。這些值表示為布爾值，即true和false。在這里，值true表示位是打開的，值false表示位是關(guān)閉的。

因為BitArray類位于系統(tǒng)中。集合命名空間，需要在代碼中包含該命名空間的采用指令。BitArray類在系統(tǒng)中聲明。集合命名空間如下所示：

public sealed class BitArray : ICloneable, System.Collections.ICollection

在.NET 7中創(chuàng)建BitArray

可以創(chuàng)建一個特定大小的BitArray，并用所有錯誤值填充它，例如下面給出的代碼段所示：

var bitArray = new BitArray(10);

還可以傳入一個布爾值列表，以創(chuàng)建特定大小的BitArray并設(shè)置值。

var bitArray = new BitArray(new bool[] {true, false, true});

一旦創(chuàng)建了BitArray，就可以使用索引器訪問和操作每個位。索引器期望一個整數(shù)并返回或設(shè)置該位的值。

bitArray[0] = true //sets the first bit to true
bitArray[1] = false //sets the second bit to false
bitArray[0] //returns the value of the first bit (as a bool)

下面的代碼片段可用于創(chuàng)建BitArray，設(shè)置其元素的值，然后檢索和顯示BitArray中特定索引的值。

BitArray = new BitArray(5);
bitArray [0] = true;
bitArray [1] = false;
bitArray [2] = true;
bitArray [3] = false;
bitArray [4] = false;
Console.WriteLine (bitArray.Get (2));
Console.WriteLine (bitArray.Get (4));

當(dāng)執(zhí)行上面的代碼段時，值true和false將顯示在控制臺窗口中，如圖1所示：

圖1

在BitArray中操作位

可以使用BitArray的索引或使用BitArray類的Get和Set方法來操作BitArray中的位。要從BitArray中設(shè)置或檢索多個位，可以使用SetAll()和GetAll()方法，如下面的代碼片段所示：

bitArray.SetAll(false); //set all bits of the bit array to 0
bitArray.Set(0, true); //set first bit of the bit array to 1
bitArray.Set(1, false); //set the second bit of the bit array to 0
bool result = (bitArray[0] == 1); //verify if first bit is equal to 1

檢查BitArray是否只讀

如果需要檢查BitArray是否是只讀的，可以使用IsReadOnly屬性。這一屬性返回一個布爾值，指示BitArray是否只讀。下面的代碼片段展示了如何檢查BitArray是否是只讀的。

BitArray bitArray = new BitArray(new byte[] { 0, 1, 0, 1, 0 });
Console.WriteLine(bitArray.IsReadOnly);

當(dāng)執(zhí)行上述代碼段時，文本“False”將顯示在控制臺窗口中。

BitArray中的Length和Count屬性

BitArray的Length屬性返回數(shù)組中的位數(shù)。Count屬性返回BitArray中true和false值的計數(shù)。需要注意，Length屬性總是返回數(shù)組中的總位數(shù)，即使所有位數(shù)都為假。換句話說，Length和Count屬性將為BitArray顯示相同的值。

下面的代碼說明了如何獲取BitArray的Length和Count。

var bitArray = new BitArray(new bool[] { true, false, true, false });
Console.WriteLine("Length: " + bitArray.Length);
Console.WriteLine("Count: " + bitArray.Count);

當(dāng)執(zhí)行上述代碼時，輸出將類似于圖2所示。

圖2

可能需要檢查BitArray實例是否同步。這可以通過調(diào)用實例的IsSynchronized屬性來完成，如果BitArray已同步，該屬性將返回true，否則返回false。

在BitArray中執(zhí)行AND, OR和NOT操作

下面的代碼清單顯示了如何在兩個BitArray實例上按位執(zhí)行AND操作。位與運算如果兩個操作數(shù)都為true，則返回true (或1)，否則返回false。位OR操作如果其中一個或兩個操作數(shù)都為true則返回true，否則返回false。

var bitArray1 = new BitArray(new bool[] { true, false, true, false, true });
var bitArray2 = new BitArray(new bool[] { true, false, true, true, true });
bitArray1.Set(0, true);
bitArray1.Set(1, false);
bitArray1.Set(2, true);
bitArray1.Set(3, true);
bitArray1.Set(4, false);
bitArray2.Set(0, true);
bitArray2.Set(1, true);
bitArray2.Set(2, false);
bitArray2.Set(3, true);
bitArray2.Set(4, false);
bitArray1.And(bitArray2);
Console.WriteLine("Displaying the elements of bitArray1 after AND operation");
for (int i = 0; i < bitArray1.Count; i++)
{
    Console.Write(bitArray1[i] + "\t");
}

當(dāng)執(zhí)行上述代碼時，bitArray1的每個元素的值將在AND操作之后顯示出來。

圖3

要在兩個Bitarray上執(zhí)行按位OR操作，只需將AND操作符替換為前面示例中的OR操作符。換句話說，用bitArray1.Or(bitArray2)替換bitArray1.And(bitArray2)。

var bitArray1 = new BitArray(new bool[] { true, false, true, false, true });
var bitArray2 = new BitArray(new bool[] { true, false, true, true, true });
bitArray1.Set(0, true);
bitArray1.Set(1, false);
bitArray1.Set(2, true);
bitArray1.Set(3, true);
bitArray1.Set(4, false);
bitArray2.Set(0, true);
bitArray2.Set(1, true);
bitArray2.Set(2, false);
bitArray2.Set(3, true);
bitArray2.Set(4, false);
bitArray1.Or(bitArray2);
Console.WriteLine("Displaying the elements of bitArray1 after OR operation");
for (int i = 0; i < bitArray1.Count; i++)
{
    Console.Write(bitArray1[i] + "\t");
}

對BitArray執(zhí)行NOT操作會將所有true元素更改為false，反之亦然。下面的代碼片段將把BitArray1的元素從{true, false, false, true, false}更改為{false, true, true, false, true}。

bitArray1.Not ();

BitArrays的常見用例

BitArray有許多常見的用例，例如用于執(zhí)行對圖像的按位操作。圖像中每個像素的顏色由一定數(shù)量的位來定義。改變像素的顏色需要操縱組成它的比特。使用BitArray，可以很容易地操作數(shù)組中的各個位。

BitArray也常用于處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包包含大量的數(shù)據(jù)，根據(jù)協(xié)議的不同，這些數(shù)據(jù)可能被格式化為位或字節(jié)?？梢允褂肂itArray輕松地提取和操作每個包中包含的位。

還可以在應(yīng)用程序中使用BitArray來表示布爾值。通過這樣做，可以減少內(nèi)存和存儲需求。BitArray占用的空間是bool類型的1/8，因為BitArray對每個值只存儲1位。此外，一個字節(jié)只能保存8個值，一個整數(shù)只能保存32個值，而BitArray可以保存任意數(shù)量的布爾值。如果要存儲大量的數(shù)據(jù)，這種差異可能會非常顯著。

最后，當(dāng)涉及到處理一個巨大的集合時，一旦開始從內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)，BitArray和位處理的優(yōu)勢就會變得很明顯。例如，包含10000項的BitArray和包含10000項的List在性能上會有顯著差異。List需要的內(nèi)存讀取量是BitArray的8倍。

原文標(biāo)題：??How to use BitArray in .NET 7???，作者：Joydip Kanjilal?